激光诱导击穿光谱——理论、方法及应用

激光诱导击穿光谱 （LIBS）具有快速、多元素 同时实时分析、便于原位在 线和远程测量等独特优势， 被称为化学分析的“未来超 级巨星”，在煤炭、电力、 冶金、核能、环境、食品安 全、外太空探测等领域都展 现出巨大的应用潜力，对现 代能源、绿色环保、先进制 造、物联网等国家重大发展 战略具有关键技术支撑作用 ，也是未来人工智能和大数 据时代的重要技术组成。本 书是以LIBS定量化为核心的 首部专著，内容涵盖LIBS基 础理论、仪器结构、等离子 体诊断、光谱数据分析、场 景应用等方面，并综述了最 新的研究成果。主要内容包 括：1LIBS基本原理及与定 量化紧密相关的基础理论， 在此基础上着重探讨等离子 体演化、关键实验参数、光 学系统设计等对定量化性能 的影响；2LIBS不确定性和 误差的产生机理和抑制措施 ；3LIBS定量技术方面的最 新进展，包括机器学习、人 工智能等先进算法以及这些 算法如何与LIBS物理机理结 合来提高定量化性能；4针 对不同的应用场景，介绍了 应用背景、样品特性、仪器 优化设计、采制样系统、定 量算法设计等在实际中需注 意的问题，以及最新的工业 应用与系统设计经验。本书 可作为光谱分析相关科研人 员和专业技术人员的参考书 籍，也适用于光学工程、分 析化学、光谱学等专业教学 参考。

第1章 导论 1.1 LIBS基本原理和特点 1.2 LIBS发展历程 1.3 LIBS发展面临的核心问题 1.3.1 技术原因 1.3.2 非技术原因 1.4 本书的撰写目的、内容和特色 参考文献 第2章 激光诱导击穿光谱的基础理论 2.1 激光诱导等离子体的特征 2.2 激光诱导等离子体的产生机理 2.3 激光与等离子体的相互作用 2.4 激光诱导等离子体的光谱特性及演化 2.5 环境因素对激光诱导等离子体的影响 2.6 LIBS的定性及定量分析 2.6.1 定性分析 2.6.2 定量分析 2.6.3 光谱分析的评价参数 2.6.4 LIBS分析误差的来源 2.7 激光诱导等离子体的参数诊断 2.7.1 电子数密度 2.7.2 等离子体激发温度 2.7.3 电离率 2.8 本章小结 参考文献 第3章 激光诱导击穿光谱实验系统及硬件 3.1 LIBS实验系统的硬件组成 3.2 LIBS实验系统的类型 3.3 硬件参数对LIBS测量的影响 3.3.1 激光器 3.3.2 光谱仪和探测器 3.3.3 激光聚焦系统 3.3.4 等离子体光采集系统 3.4 本章小结 参考文献 第4章 精确定量关键瓶颈及解决思路 4.1 信号不确定性及基体效应对定量性能的影响 4.1.1 信号不确定性及基体效应耦合作用机制 4.1.2 信号不确定性及其影响补充说明 4.2 信号不确定性的产生机理 4.3 提高LIBS定量化性能的关键思路 4.4 本章小结 参考文献 第5章 环境气体的影响 5.1 环境气体压强的影响 5.2 环境气体温度的影响 5.3 环境气体分子量的影响 5.4 环境气体电离能的影响 5.5 本章小结 参考文献